Question

19．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)使用了如圖甲所示的裝置，在實(shí)驗(yàn)過程中：
（1）為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持F不變（選填“m”、“a”、“F”）；為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”“a-$\frac{1}{m}$”）．
（2）如圖甲所示為該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作示意圖，其中有幾處還需要改進(jìn)的地方，請(qǐng)你找出兩處并分別寫出：a．應(yīng)使用交流電源b．細(xì)繩應(yīng)與長木板平行
（3）該同學(xué)改正實(shí)驗(yàn)裝置后順利完成了實(shí)驗(yàn)．如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E是計(jì)數(shù)點(diǎn)（交變電源頻率為50赫茲，紙帶上每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)），其中L₁=3.07cm，L₂=12.38cm，L₃=27.87cm，L₄=49.62cm．則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為1.24m/s，小車的加速度是6.22m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法，正確理解控制變量法的應(yīng)用即可解答；
（2）從減小誤差角度考慮，要適當(dāng)使長木板的右端墊高，為了平衡摩擦力；要使小車前段的細(xì)線與長木板平行，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該接交流電源；
（3）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．

解答 解：（1）為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持F不變；
為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作應(yīng)作出直線圖形．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-$\frac{1}{m}$圖象．
（2）要使小車前段的細(xì)線與長木板平行，使小車運(yùn)動(dòng)過程中所受的拉力始終等于繩子的拉力，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該接交流電源；
（3）每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
小車通過C點(diǎn)的速度v_c=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.2787-0.0307}{0.2}$=1.24m/s．
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x_CD-x_AB=2a₁T²
x_DE-x_BC=2a₂T²
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
解得：a=6.22m/s²．
故答案為：（1）F，a-$\frac{1}{m}$；
（2）①應(yīng)使用交流電源 ②細(xì)繩應(yīng)與長木板平行；
（3）1.24； 6.22

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握平衡摩擦力的方法，紙帶的處理．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．